BrInd

Měřící systém pro indikaci tlaků ve spalovacím prostoru

Mužete si nahrát (download) limitovanou verzi indikačního systému se vzorovými daty.

Příklady různých výstupních protokolů měřícího systému

Obsahuje část termodynamického zpracování s výpočtem průběhů termodynamických veličin popisujících pracovní cyklus motoru, statistické zpracování naměřených dat, zobrazení extrémních průběhů, zadávání a kontroly vstupních podmínek. Systém je možno dále rozšiřovat, např. v oblasti zjišťování mechanického namáhání dílů motoru apod.

Systém analýzy cyklu spalovacího motoru je určen k podání dostatečných informací o spalovacím procesu. Tyto informace slouží nejen pro vývojové práce na motorech, ale i k analýze správné funkce stávajících motorů. Analýzou obdržíme nejen údaje o získané práci cyklu, ale zejména parametry zhodnocující spalovací proces jako termodynamický děj, včetně jeho účinnosti a dále pak statistické závislosti variace cyklů, což přináší důležité informace o tom, zda je spalovací proces dostatečně vyvinutý. Další schopností je možnost monitorovat a vyhodnocovat přechodové děje na motorech. Získané údaje umožňují hlouběji proniknout do dějů uvnitř spalovacího prostoru včetně nalezení vzájemný vazeb mezi jednotlivými veličinami, což je velmi důležité pro vývojové práce. Zejména je tento systém nepostradatelný pro měření, potřebujeme-li srovnat dvě modifikace spalovacího prostoru mezi sebou ať se jedná o porovnání výkonových, ekonomických čí ekologických hledisek, poněvadž pouze tímto způsobem můžeme hlouběji proniknout do procesů, které jsou při klasickém zkoušení na dynamometru, při sběru integrálních dat, výzkumnému pracovníku skryty. Jedině důkladná termodynamická analýza může poskytnout údaje, v čem se dané spalovací prostory navzájem liší a poskytnout tak informace potřebné pro další vývojové práce. Proto je tento systém nepostradatelný pro moderní pracoviště, zabývající se vývojem spalovacích motorů a pro pracoviště, kde se provádí podrobná diagnostika spalovacích motorů. Vyhodnocené údaje slouží nejen pro optimalizaci tvaru spal.prostoru, zákona vstřiku paliva, předstihu zážehu, časování ventilů, ovládání tvorby palivové směsi, zneškodňování exhalací .., ale i pro vlastní dimenzování součástí spalovacího motoru.

A v čem spočívá přednost tohoto systému? Oproti dřívějším systémům sběru a vyhodnocování indikovaných dat (např. pi-METER 6602 AVL) je tento systém mnohem pružnější, lehce přizpůsobitelný individuálním požadavkům zákazníka a především v sobě integruje jak část sběru dat tak i vlastní vyhodnocovací jednotku. A co zejména, výzkumný pracovník obdrží detailní rozbor práce cyklu téměř v reálném čase, odezva není větší než několik sekund při využití celého rozsahu paměti systému, což představuje zpracování 355 cyklů čtyřdobého motoru z každého ze čtyřech válců, při vzorkování po 1° otočení klikového hřídele. Je plně srovnatelný s produkty renomovaných zahraničních firem Kistler-DATAC 1 či AVL-Indimeter 617 a je především orientován na výzkumné práce, z čehož plynou větší nároky na obsluhu v podobě většího množství vstupních údajů. Oproti výše zmíněným systémům lze už v nynější podobě tohoto systému získat větší množství informací popisujících děje ve spalovacím prostoru, a to zejména v oblasti termodynamického modelu a statistických funkcí. Tento produkt je plně otevřený tzn., že je možno jej rozšiřovat o další moduly vytvořené v jazyce Borland Pascal. Z těchto důvodů je vhodný i pro nasazení v oblasti základního výzkumu spalovacích motorů. Vlastní systém zde popisovaný, podobně jako výše uvedené systémy, však neřeší celý měřicí řetězec, ale jen jeho část - jednotku sběru dat a jejich vyhodnocení. Vlastní měřicí řetězec je třeba doplnit piezoelektrickými snímači spalovacích tlaků (např. Kistler či AVL) včetně jejich operačních zesilovačů a snímačem polohy klikového hřídele. Ty je však možno převzít ze starého měřicího řetězce, čím je možno ušetřit značnou část finančních prostředků. V případě využití dostupné vzorkovací frekvence (0.1°), nebude s největší pravděpodobností dostačovat Váš současně používaný snímač polohy klikového hřídele. Je nutné ho nahradit optickým snímačem. Celý systém je postaven na bázi počítače kompatibilního s PC, který je rozšířen o příslušné karty sběru a zpracování dat. Pro systém v současné podobě je nutné použití počítače s CPU minimálně typu 486DX, spolu s operačním systémem MS DOS 5.0 či vyšším, což společně umožňuje optimální využití paměti pro uchování naměřených dat a softwaru vlastního vyhodnocování. Výhodou tohoto řešení je, že se nejedná o jednoúčelový měřicí přístroj, jak je tomu v případě výrobků firmy AVL (Indiskop 647) či Kistler (DATAC-1), ale zachovává koncepci zařízení fi SuperFlow, kdy je možné počítač kromě indikace využívat spolu s příslušným softwarem i pro další práce. Měřicí počítač je variantně osazen zásuvnou kartou sběru dat : KEITHLEY DAS-50 respektive DAS-58 nebo Advantech PCL1800.

Příklady různých výstupních protokolů měřícího systému

Systém především v současné době nabízí tyto základní moduly:

Měřící modul: umožňuje kontrolu nastavení úrovní měřených signálů, zobrazení měřených tlaků ve formě multimetru, osciloskopického zobrazení měřených dat. Vlastní měření tlaků, vyrovnání tlaků na referenční tlak, nebo polytropu.

Modul úpravy signálu

Modul počátečních podmínek

Statistický modul Tento modul slouží pro analýzy variačních studií proměnlivosti po sobě probíhajících cyklů. Přináší informace o tom, zda je spalovací proces dostatečně vyvinutý, zda existují určité závislosti mezi sledovanými veličinami, přináší též výběrové charakteristiky sledovaných veličin a grafické informace o relativní či kumulativní četnosti proměnných. Údaje o rozptylu nám v podstatě přináší informaci o tom , jak je stabilní proces hoření za daných operačních podmínek, jak kvalitní je tvorba směsi, jak je směs rozdělována mezi jednotlivé válce atd. V současné době je mezi sledované veličiny zařazeno: pmax apmax dp/damax adpmax pis Jako rozšíření je připravováno zařazení následujících veličin dle volby uživatele, které detailněji popisují termodynamiku cyklu: Qsum ,aign , aprodleva , ahoreni, dQ/da max , Tmax Mezi počítané výběrové charakteristiky ze všech výše uvedených sledovaných veličin patří: - střední hodnota - maximum - rozptyl- minimum - variační koeficient - medián Tyto číselné hodnoty doprovází následující grafická zobrazení: relativní četnost (histogram) kumulativní četnost (distribuční funkce) proměnlivost po sobě jdoucích cyklů Problematiku vzájemných závislostí sledovaných veličin řeší blok Korelace, který nám jasně v grafické a číselné formě ukazuje, zdali existuje nějaká závislost mezi veličinami. Číselně je toto vyjádřeno koeficientem korelace. Je možné obdržet i koeficienty autokorelační funkce zvolené veličiny nebo provádět vzájemnou korelaci i-té a i+1-vé hodnoty stejné veličiny. Modul statistiky obsahuje v současné době následující submoduly: Tento modul slouží k identifikaci a vykreslení extrémních průběhů spalovacích tlaků s ohledem na tyto uvedené veličiny: - pmax - apmax - dpmax - adpmax - pis Lze si vybrat libovolnou z uvedených veličin, a s ohledem na její velikost se vykreslí spalovací cyklus s maximální a minimální hodnotou a porovnává se se středním zprůměrovaným cyklem. Kromě toho jsou v pravém horním rohu uvedeny maximální, minimální a střední hodnoty dle zvolené sledované veličiny. Průběh spalovacích tlaků lze zobrazovat ve dvou formách, a to v podobě p-a diagramu nebo p-V diagramu, závisí na volbě uživatele. Na těchto průbězích je názorně vidět, v jakých rozmezích proměnlivosti jednotlivých parametrů probíhá spalovací proces a jaký má tato proměnlivost vliv na průběh spalovacích tlaků. Jedná se tedy o názornou ukázku, jak je proces spalování stabilní pro dané operační podmínky motoru /zatížení, otáčky, obsah reziduí, směšovací poměr, předstih zážehu...

Termodynamický modul Tento modul je jedním z nejvýznamnějších prostředků systému analýzy naměřených dat. Slouží ke komplexní termodynamické analýze indikovaných tlaků ve válci. Umožňuje detekovat jednotlivé procesy uvnitř spalovacího prostoru včetně vyhodnocení jejich základních ukazatelů. Základní vyhodnocované parametry spalovacího procesu: pmax maximální spalovací tlak apmax úhel maximálního tlaku (dp/da)max maximální tvrdost adpmax úhel maximální tvrdosti pis střední indikovaný tlak efektivní, čerpadlový, čistý, brzdový, ztrát Qsum čisté množství uvolněného tepla aign předstih zážehu aprodleva prodleva zážehu a hoření doba hoření podle celkově uvolněného tepla I. počáteční fáze 0¸5 % II. hlavní fáze 5¸95 % III. fáze dohořívání 95¸100 % (dQ/da)max maximální rychlost míry uvolnění tepla Tmax maximální teplota TVO teplota výfukových plynů DS rozdíl entropie termodynamického oběhu Základní předpoklady modelu termodynamické analýzy: modifikovaný jednozónový model vliv netěsností není uvažován, je vycházeno z I. termodynamického zákona pro uzavřenou soustavu a stavové rovnice ideálního plynu je vyhodnocován pouze čistý vývin tepla měrná tepla respektují vliv teploty a složení palivové směsi (l, EGR, vlhkost, typ paliva) Takováto analýza slouží k posouzení vlivu širokého spektra proměnných /zatížení, otáčky, směšovací poměr, předstih zážehu, tvar spalovacího prostoru, druh paliva, vliv reziduí ...../. Vliv těchto proměnných se odráží na vyhodnocovaných ukazatelích, takže je možné lépe pochopit vzájemné souvislosti procesů. Je možné vyhodnocovat buď jednotlivé cykly, což je obzvláště nutné při indikování přechodových stavů, nebo cykly zprůměrované. Algoritmy sami napřed data vhodnými způsoby vyhladí a vyfiltrují před následným zpracováním, takže o toto se operátor nemusí starat. Jsou použity osvědčené techniky používané u AVL. V současné době jsou vyhodnocovány následující závislosti, které mají vždy v sobě zahrnuty příslušné číselné údaje výše uvedených ukazatelů spalovacího cyklu: 1. p - a 6. Q - a 2. p - V 7. T - a 3. dp/da - a 8. T - S 4. logp - logV 9. n - a 5. dQ/da -a

   

Základní technická data měřicího systému:

Systém má kompletní grafický interface s ergonomickým ovládáním (uživatelsky přátelský)